极光是怎样形成的?
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发布时间：2022-04-24 13:02
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时间：2023-05-19 00:50
所谓极光，指的是发生在极地上空的一种特有物理现象。在古罗马的神话中，极光被称为极地地区的神明。英文的“极光”一词，来源于拉丁文的极光，是罗马神话中黎明女神的名字。
极光，顾名思义，只能出现在两极地区，或者说，仅出现在高纬度地区。南极和北极都是观测研究极光的极好场所，而且南极的条件比北极更优越。一般说来，极光只能出现在地理纬度为60°以上、地磁纬度为67°以上的110千米的高空。越接近极点处，看到极光的机会越多。
自古以来，人类就对艳丽而又神秘的极光产生了极大兴趣。早在公元前32年，中国对极光现象就有记录：极光出现的时间、地点、颜色、亮度、形状、大小、运动范围、出没方位等，几乎具备现代极光观测所要求的多种要素。不过人类最早知道的只是北极光。直到1772～1775年，英国探险家詹姆斯·库克率队首航南极见到南极光之后，人们才开始注意和观测研究南极光。凡是见过南极光的人，都对它的奇妙色彩和动人景象而惊叹不止。
人类对极光的真正科学研究是最近两三百年的事，而取得重大进展是在1957～1958年国际地球物理年期间，对南极光的观测研究也是在这之后才开始的。随着科学技术的迅猛发展，人们采用先进的仪器设备对南极光进行观测研究。在日本的昭和站、苏联的东方站、法国的迪尔维尔站、澳大利亚的戴维斯站和莫森站，都把南极光的观测研究作为主要项目。经过科学家们孜孜不倦地艰苦努力，逐步弄清了极光的成因、形状特征、亮度规律以及与太阳活动的关系。
极光的形成如同日常所见到的氖气灯管一样，灯管中稀薄的气体受到带电粒子的强烈碰撞而发光，而极光就是高空大气中的一种发光过程。具体地说，极光是太阳放射出大量的质子和电子等带电微粒，这些微粒以高速度射进地球外围的高空大气层里，同大气层中的稀薄气体中的原子和分子进行剧烈地碰撞，而激发出来的光。
而地球本身就像一个巨大的吸铁石，它两端的磁极，也就是地球磁场的磁南极、磁北极分别在南、北极地区。当太阳放射出来的大量带电微粒射向地球时，受到地球南、北磁极的吸引，纷纷向南、北极地区涌入，所以，极光就集中出现于南、北极地区。
极光的颜色绚丽多彩，这是因为地球周围的大气中，含有氧、氮、氢、氖、氦、氙和氩等不同的气体分子。当带电微粒与不同的气体分子冲撞时，就发出不同颜色的光。如氖气受到冲击时就发出红颜色的光，氲发蓝光，氦发黄光，其他气体也是姹紫嫣红，各呈其色。科学家们发现，极光的颜色还取决于带电微粒的相互碰撞的空间高度和这些带电微粒的波长。
极光形体的亮度变化是很大的。当太阳表面剧烈*动时，太阳黑子增多，太阳射向地球大气层中的带电微粒就增多，这时极光不但出现频繁，而极光的强弱，取决于太阳的强度和太阳风的强度与方向。
对科学家而言，研究极光有着十分普遍的科学意义和实际应用方面的价值。科学家们通过研究极光的时空出现率，就能了解到形成极光的太阳粒子的起源以及这些粒子从太阳上形成，经过行星际空间、磁层、电离层，最终消失的过程。并能了解到在此过程期间，这些粒子在一路上受到电的和磁的、物理的和化学的、静力学的和动力学的各种各样的作用力的情况。因此，极光可以作为日地关系的指示器，可以作为太阳和地磁活动的一种电视图像，去探索太阳和磁层的奥秘。
极光还是一种宇宙现象，在其他磁性星体上也能见到。对极光等离子体的研究，能更好地理解太阳系的演变、进化，还可以研究极光作为日地物理关系链中的一环，对气候和气象的影响以及生物效应等等。
极光具有巨大的能量，可达几千电子伏特。历史上有记载的极光资料中，最惊人的一次极光出现在1859年。其感生电流十分强大，以至使美国的电报员不用电池便把电报从波士顿发到了波兰。有时，一次极光的能量可超过北美的总发电能力。
极光划破了漆黑的极地夜空，给南极的科学考察站带来了光明，给寂寞的*带来的生机和美感。极光的形状千姿百态，运动的状态也是千变万化、多种多样。科学家们把极光按照形状特点分为5大类：①底部整齐、微微弯曲呈圆弧状的极光弧；②有弯扭褶，宛如飘带状的极光带；③如云朵一般片朵状的极光片；④面纱一样均匀的帷幕状的极光幔；⑤沿磁力线方向呈射线状的极光芒。这千姿百态、瞬息万变的极光，就像仙女在上下纵横成百上千千米的高空舞台上，手持赤橙黄绿青蓝紫的彩练当空起舞一般。它时隐时现，幻景无穷，与目睹者的心情融合为一体，勾画出一幅幅美丽的画面。
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